公布日：2023.09.12
申請日：2023.05.17
分類號：C22B25/02(2006.01)I;C22B25/06(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C22B3/18(2006.01)I;C25C1/16(2006.01)I;B22D7/00(2006.01)I;C04B33/138(2006.01)I;C04B33
/132(2006.01)I;C04B33/32(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，屬于危廢處理技術領域，包括S1、酸浸：將含錫污泥倒入反應池中，然后相反應池中加入質量濃度為37％濃鹽酸和水；S2、生物浸提：降低反應池溫度至20‑30℃，然后加入混養型嗜酸性微生物菌劑；S3、浸出渣處理：將步驟S2中得到的浸出渣進行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進行過濾，得到洗后液和無機渣，所述無機渣進行燒結，燒結后得到燒結塊；S4、浸出液處理：將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進行攪拌，置換出錫，本發明采用高效活性的微生物浸提錫泥，既解決了濕法酸浸無法破解配合物影響的問題，又避免了火法能耗高、回收率低、煙氣難以處理達標的缺陷。
權利要求書
1.一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、酸浸：將含錫污泥倒入反應池中，然后向反應池中加入質量濃度為37％濃鹽酸和水，調節pH值為3-5，反應池溫度為50-60℃，并對反應池持續攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應時長為4-5h，反應結束后靜置8-10h，抽取反應池上清液的2/3體積量進行過濾，過濾后得到濾液A和濾渣A，將濾渣A投入反應池中；S2、生物浸提：降低反應池溫度至20-30℃，然后加入混養型嗜酸性微生物菌劑，投入質量濃度為37％濃鹽酸以調節pH值保持在3-5，繼續對反應池進行攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應時長為4-8h，反應結束后進行過濾，得到濾液B和浸出渣，將步驟S1中的濾液A與濾液B進行混合，得到浸出液；S3、浸出渣處理：將步驟S2中得到的浸出渣進行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進行過濾，得到洗后液和無機渣，所述無機渣進行燒結，燒結后得到燒結塊；S4、浸出液處理：將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進行攪拌，置換池溫度為25-35℃，攪拌速度為20-30r/min，加入鋅粉至無沉淀產生后，停止攪拌，得到置換液，將置換液進行壓濾，壓濾后得到壓濾液和壓濾渣，將壓濾渣進行干燥，干燥溫度為80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到錫粉，將錫粉放入真空熔煉爐中進行熔煉，熔煉完成后進行澆鑄，得到錫鑄錠，回收錫鑄錠進行二次利用。
2.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S2中的混養型嗜酸性微生物菌劑的加入量為10-30wt％。
3.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S2中混養型嗜酸性微生物菌劑由以下重量份的成分組成：4-5份幽門螺桿菌、1-3份酸化產甲烷菌、2-5份嗜酸熱流化葉菌、1-2份嗜酸性芽孢桿菌、7-9份氧化亞硫酸桿菌、4-5份鐵氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂環酸芽孢桿菌、余量為細菌培養液。
4.如權利按要求3所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述細菌培養液由以下質量百分比的成分組成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化鈉、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化鎂、1-3％氯化鈣、30-35％質量濃度為20％的稀鹽酸、余量為純化水。
5.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，步驟S1和步驟S2中過濾所使用的濾網為200-300目。
6.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S3中浸出渣的水洗方法為：將浸出渣放入水洗池中，然后加入自來水，自來水與浸出渣的體積比為2:1，對水洗池中的浸出渣進行攪拌，攪拌速度為60-80r/min，攪拌時長為20-30min，攪拌完成后靜置1-2h，將上層液體排出，對下層水與浸出渣的混合物進行過濾，過濾后的液體和上層液混合既為洗后液。
7.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S4中無機渣的燒結方法為：將無機渣放入燒結爐中，燒結溫度為800-1000℃，燒結時長為30-45min，燒結完成后得到燒結塊，燒結塊用于耐高溫防火板材制備。
8.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述壓濾是先采用濾網為100-200目的濾網進行壓濾，再采用200-300目的濾網進行壓濾，兩次壓濾壓力均為120-140kPa。
9.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，將步驟S4中得到的壓濾液應用在金屬電鍍鋅工藝中，作為電鍍鋅中電解溶液。
10.如權利要求1所述的一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，將步驟S4中得到的壓濾液應用在金屬電鍍鋅工藝中。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法。
本發明的技術方案是：一種鋼鐵行業冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，包括以下步驟：
S1、酸浸：
將含錫污泥倒入反應池中，然后相反應池中加入質量濃度為37％濃鹽酸和水，調節pH值為3-5，反應池溫度為50-60℃，并對反應池持續攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應時長為4-5h，反應結束后靜置8-10h，抽取反應池上清液的2/3體積量進行過濾，過濾后得到濾液A和濾渣A，將濾渣A投入反應池中；
此過程中發生的主要化學反應為：
Sn(OH)4+4HCl→SnCl4+4H2O
SnO2+4HCl→SnCl4+4H2O；
S2、生物浸提：
降低反應池溫度至20-30℃，然后加入混養型嗜酸性微生物菌劑，投入質量濃度為37％濃鹽酸以調節pH值保持在3-5，繼續對反應池進行攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應時長為4-8h，反應結束后進行過濾，得到濾液B和浸出渣，將步驟S1中的濾液A與濾液B進行混合，得到浸出液；
S3、浸出渣處理：
將步驟S2中得到的浸出渣進行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進行過濾，得到洗后液和無機渣，所述無機渣進行燒結，燒結后得到燒結塊；
S4、浸出液處理：
將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進行攪拌，置換池溫度為25-35℃，攪拌速度為20-30r/min，加入鋅粉至無沉淀產生后，停止攪拌，得到置換液，將置換液進行壓濾，壓濾后得到壓濾液和壓濾渣，將壓濾渣進行干燥，干燥溫度為80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到錫粉，將錫粉放入真空熔煉爐中進行熔煉，熔煉完成后進行澆鑄，得到錫鑄錠，回收錫鑄錠進行二次利用；
此過程中發生的主要化學反應為：
2Zn+SnCl4→2ZnCl2+Sn。
進一步地，所述步驟S2中的混養型嗜酸性微生物菌劑的加入量為10-30wt％。
說明：接入量過多會造成混養型嗜酸性微生物菌劑的浪費，接入量太低，會降低有機物的分解效率。
進一步地，所述步驟S2中混養型嗜酸性微生物菌劑由以下重量份的成分組成：4-5份幽門螺桿菌、1-3份酸化產甲烷菌、2-5份嗜酸熱流化葉菌、1-2份嗜酸性芽孢桿菌、7-9份氧化亞硫酸桿菌、4-5份鐵氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂環酸芽孢桿菌、余量為細菌培養液。
說明：上述混養型嗜酸性微生物菌劑對含錫污泥中的配合物分解效率高，能大大提高酸浸的效率。
進一步地，所述細菌培養液由以下質量百分比的成分組成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化鈉、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化鎂、1-3％氯化鈣、30-35％質量濃度為20％的稀鹽酸、余量為純化水。
說明：上述細菌培養液能給上述菌種提供酸性環境，且提供分解有機物反應時所需要的微量元素及細菌繁殖需要的蛋白質及碳源。
進一步地，步驟S1和步驟S2中過濾所使用的濾網為200-300目。
說明：上述目數的濾網，過濾效果好，能有效對含錫污泥中的濾渣進行分離。
進一步地，所述步驟S3中浸出渣的水洗方法為：將浸出渣放入水洗池中，然后加入自來水，自來水與浸出渣的體積比為2:1，對水洗池中的浸出渣進行攪拌，攪拌速度為60-80r/min，攪拌時長為20-30min，攪拌完成后靜置1-2h，將上層液體排出，對下層水與浸出渣的混合物進行過濾，過濾后的液體和上層液混合既為洗后液。
說明：通過上述水洗的方式將浸出渣中的酸性液體稀釋，然后回用，已達到資源的充分利用，降低含錫污泥的處理成本。
進一步地，將洗后液作為步驟S1中水的替代品，用于調節反應池的pH值。
說明：將洗后液中殘留的鹽酸成分進行資源回用，有利于降低企業成本，利于環保節能宗旨。
進一步地，所述步驟S4中無機渣的燒結方法為：將無機渣放入燒結爐中，燒結溫度為800-1000℃，燒結時長為30-45min，燒結完成后得到燒結塊，燒結塊用于耐高溫防火板材制備。
說明：制備的熔煉塊可作為防火材料或耐高溫板材的原料，進行二次加工利用，提高資源回用效率，提高本工藝的經濟價值。
進一步地，所述壓濾是先采用濾網為100-200目的濾網進行壓濾，再采用200-300目的濾網進行壓濾，兩次壓濾壓力均為120-140kPa。
說明：兩次壓濾能提高壓濾的效率，延長壓濾機濾網的使用壽命。
進一步地，將步驟S4中得到的壓濾液應用在金屬電鍍鋅工藝中，作為電鍍鋅中電解溶液。
說明：壓濾液中含有大量氯化鋅，氯化鋅作為電鍍鋅時的電解液，能有效提高電鍍效率，進行資源化回收利用，能有效提高其經濟價值。
進一步地，所述錫粉放入真空熔煉爐中的熔煉方法為：先將錫粉放入真空熔煉爐中，然后對真空熔煉爐抽取真空至真空度為2-5Pa后，向真空熔煉爐中充入氬氣至真空爐中氣壓為80-90kPa，然后將真空熔煉爐溫度升至250-400℃，升溫速率為4-8℃/min，待真空熔煉爐中錫粉全部熔化后，取出裝有熔體的模具進行澆筑。
說明：通過熔煉的方式使錫粉熔化，再進行澆筑，形成金屬錠，便于二次利用，且便于保存和運輸。
本發明的有益效果是：
(1)本發明采用高效活性的微生物浸提錫泥，既解決了濕法酸浸無法破解配合物影響的問題，又避免了火法能耗高、回收率低、煙氣難以處理達標的缺陷。
(2)本發明實現了固廢的全量資源化回用，不再產生次生固廢，浸出渣均為無機成分，可直接回用于燒結廠，無機渣經過燒結形成的燒結塊可以用于耐高溫板材的制備，提高了本發明的經濟價值。
(3)本發明實現了錫的高效提取，并轉換成錫錠，可直接用于生產，最終實現了整個產業鏈循環利用，真正做到了固廢資源化、減量化、無害化。
(4)本發明的核心的浸提工藝采用生物法分解配合物，浸提效率高，工藝簡單、能耗低、成本低。
（發明人：嚴小飛;梁麗琛;馬兵;張后虎;劉勐琦;孫聰聰;陸海飛;王莉莉）
